Может ли мусор древних арктических поселений быть возможным очагом распространения патогенов при таянии мерзлоты?

Гренландия. Фото: Вадим Кантор / Фотобанк ПОРА

Международная группа учёных опубликовала исследование, которое переводит разговоры о таянии вечной мерзлоты из плоскости климатической абстракции в область вполне конкретных биологических рисков. Учёные из Копенгагенского и Технического университетов Дании и Национального музея и архива Гренландии собрали и сравнили образцы: 78 проб из археологических свалок древних поселений Гренландии – от палеоэскимосских (2500 г. до н.э.) до норманнских ферм (X–XV вв.) и жилищ раннего колониального периода (с начала XVIII века), и 143 пробы из окрестных почв, чтобы ответить на почти детективный вопрос – могут ли древние отбросы, оставленные в мерзлоте, стать источниками патогенов по мере того, как Арктика нагревается, а мерзлота тает? Вывод – археологические отложения содержат опасные бактерии и гены устойчивости к антибиотикам, и таяние мерзлоты может высвободить их, но распространение патогенов остаётся локальным. Во всяком случае – пока. Исследование опубликовано в журнале Frontiers in Microbiology.

Исторические предпосылки «микробного архива» под ногами

История Гренландии, как отмечают учёные, отмечена различными волнами миграции: с 2500 г. до н.э. до XII века это были палеоэскимосы (палеоинуиты) из Северной Америки, с X по XV век из Европы иммигрировали скандинавы и разводили скот на юго-западе Гренландии, с XVIII века активную колонизацию острова начала Дания. Различные культуры поселенцев создавали мусорные кучи, сбрасывая и накапливая бытовые отходы – скрытые источники микробов, включая потенциальные патогены, которые могли сохраниться благодаря условиям арктического региона.

Метагеномный анализ проб показал, что свалки – это не просто кучи мусора, а уникальные микробные экосистемы, резко отличающиеся от окружающих почв В них обнаружились бактерии, напрямую связанные с деятельностью человека, и условно-патогенные виды. В образцах раннеколониального периода доля возбудителя газовой гангрены и пищевых отравлений Clostridium perfringens и вызывающего тяжёлые инфекции Paeniclostridium sordellii достигала 40–50% от всей микробной массы. Эти бактерии способны сохраняться в холодных и влажных условиях веками – фактически, мерзлота законсервировала их в состоянии «биологической анабиоза».

Ещё более тревожный слой открытия – гены устойчивости к антибиотикам (ARG). Исследователи обнаружили 21 класс таких генов (всего 647 различных вариантов), причём доминируют устойчивость к β-лактамам и тетрациклинам. ARG встречаются не только в самих свалках, но и по всему ландшафту норманнских ферм. Эти гены не означают, что древние гренландцы принимали антибиотики, речь о том, что в их отходах сохранились микробы с естественной устойчивостью к антибиотикам, которые сегодня могут передавать эту устойчивость современным патогенам.

Отбор проб из мусорных куч для характеристики микробного сообщества: (A) Места отбора проб и приблизительный возраст; (B) Спутниковый снимок норвежского поселения; (C) Схематическое изображение норвежских поселений с полями, используемыми для летнего выпаса скота, полями, используемыми в качестве зимних загонов для скота, и мусорными кучами. Источник изображения: frontiersin.org

Научный вывод

Исследователи уточняют, что их работа не говорит о том, что обнаруженные «археологические» бактерии живы и опасны прямо сейчас – речь идёт о сохранённых следах ДНК. Но все же арктические свалки – это не просто кучи древнего мусора, а локальные резервуары микробов и генов, которые могут высвобождаться при таянии. Авторы исследования, однако, призывают не паниковать, а наблюдать. Анализ показал, что бактерии из свалок быстро замещаются морскими микробными сообществами уже на небольшом удалении от источника. Распространение патогенов остаётся локальным, а не глобальным. 

А примером возможного распространения являлась вспышка сибирской язвы в 2016 году на Ямале, предположительно вызванная спорами Bacillus anthracis из тающей вечной мерзлоты, в результате чего погибло более 2000 северных оленей и один человек умер. Помимо этого, в вечной мерзлоте Сибири были обнаружены жизнеспособные вирусы, способные инфицировать амебы. Так что ученые напоминают – игнорировать «микробные архивы» не стоит. Знание о микробных ДНК-маркерах, сохранившихся в археологических поселениях, позволяет провести более детальный анализ возникновения и эволюции этих организмов в результате изменения климата, что способствует конкретизации рисков.

Состав бактериального сообщества вдоль градиента эрозии палеоинуитских мусорных куч: гистограмма относительной численности 20 наиболее распространенных видов на поверхности мусорной кучи, фронте эрозии, отложениях скал, пляжных отложениях и в приливной зоне. Источник изображения: frontiersin.org